[发明专利]一种热光伏发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及热光伏供电领域，尤其涉及一种微型的热光伏发电装置。

背景技术

随着户外运动的日益盛行和电子产品的大量普及，人们在野外对于电能 的需求也日益增加。

传统的野外供电方案主要有太阳能供电、柴油发电机组供电和蓄电池供 电几种。其中太阳能供电，利用太阳能电池板的光伏效应将太阳能转化为电 能，再利用包括蓄电池在内的控制系统来实现独立供电，但当遇到阴雨天气 或夜晚时则无法供电，因此，该方案存在体积大，单位面积的能量转化效率 低和受环境影响较大等缺陷；柴油发电机组则存在能耗大，安全性低、布线 复杂、体积庞大不易携带和对于野外复杂工作环境的适应性不佳等困难；除 此之外，作为被动式供电方案的蓄电池系统则存在续航短，野外环境下充电 困难及自重较大等局限。还有一些将太阳能供电和风能供电结合，但同样存 在体积大等缺陷。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种便于携带、能量输出密度高、 不受环境影响同时续航持久的野外供电系统，用以解决目前户外供电困难的 问题，提升供电品质。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种热光伏发电装置。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种热光伏发电装置，包括进气口、预混器及燃烧器，所述燃烧器的外 周依次设置辐射器及光伏电池组件，燃料通过所述进气口依次进入所述预混 器及燃烧器中分别进行预混合及燃烧，所述辐射器吸收来自燃烧器的热能， 并向所述光伏电池组件释放热辐射，所述光伏电池组件吸收所述热辐射并将 其转换为电能。

作为本发明的进一步改进，还包括散热器，设置于所述光伏电池组件相 对所述辐射器的另一面。

作为本发明的进一步改进，还包括尾气处理装置，可拆卸设置于所述燃 烧器的末端出口处。

作为本发明的进一步改进，所述辐射器与光伏电池组件之间设有真空层。

作为本发明的进一步改进，所述真空层的厚度≤100nm。

作为本发明的进一步改进，所述进气口包括第一进气口与第二进气口， 所述燃料包括助燃气体与可燃气体，所述助燃气体与可燃气体分别通入所述 第一进气口与第二进气口中。

作为本发明的进一步改进，所述辐射器为由非金属材料包裹层和金属纳 米棒矩阵构成的平板型，或者所述辐射器由金属线阵列及开口谐振环阵列超 材料构成。

作为本发明的进一步改进，所述非金属材料为三氧化二铝，所述金属为 金属钨，所述金属线阵列材料为钼。

作为本发明的进一步改进，所述燃烧器的制作材料选用耐高温的非金属 材料或金属材料，所述非金属材料包括三氧化二铝、二氧化锆或氮化硼，所 述金属材料包括钨或钼。

作为本发明的进一步改进，所述光伏电池组件选用GaSb电池片或禁带宽 度小于0.72eV的半导体材料。

本发明具有以下有益效果：

由于超材料的运用和近场效应的存在，与现有热光伏发电系统相比，本 发明中辐射器所需达到的工作温度大大降低，避免了燃烧器、辐射器和光伏 电池阵列由于过热而产生老化，保证了燃烧器、辐射器和光伏电池组件的使 用寿命，同时对于燃料的要求也相应降低；

由于整个系统均未涉及转动装置，故而本发明同现有用于野外供电的内 燃机(如柴油发电机)相比，具有无噪音、无磨损、可以静默使用的特性， 能够很好地适应野外复杂环境对于噪音控制以及设备可靠性的要求；

由于本发明利用了近场辐射，故而装置设计尺寸小、结构紧密，单位体 积电能提供量大于市面上现有的太阳能光伏野外发电装置以及蓄电池野外供 电装置，可以做到设备的小型化乃至微型化；

采用了可以更换的尾气处理装置，该装置可以有效的过滤尾气中有害环 境的成分，对于环境有极佳友好度；

选用了具有选择性发射光谱的超材料作辐射器基体，对比现有的利用热 光伏发电的设备，本发明能源利用率较高，且本发明无需配置现有系统中存 在的光子选择器，减少了中间环节、增加了系统效率、提高了同等水平燃料 的续航时间；

真空层的厚度被限定在100nm以内，由此，当光伏电池组件和辐射器之 间的距离在微纳尺度的时候，由于近场效应的存在，其辐射强度将急剧提高， 从而可以在较低的辐射器温度下获得所需要的辐射强度；